(57)【要約】【課題】  燃料が重質燃料または軽質燃料である場合に触媒の最適な浄化性能を得る。【解決手段】  内燃機関の排気通路（４、７）に設けられた触媒（５）よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置（３０）を備えた内燃機関（１）において、内燃機関の燃料噴射装置（６６）から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標（Ｃ）を検出する燃料性状指標検出手段（５５）を具備し、燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が第一の値（Ｃ１）よりも小さい場合には、燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減（Ｘ１）し、さらに、燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が第一の値よりも大きい第二の値（Ｃ２）よりも大きい場合には、燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増大（Ｘ３）または低減（Ｘ３’）するようにした内燃機関が提供される。【選択図】      図５
2005299554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状の指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が所定の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減するようにした内燃機関。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状の指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が所定の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増大するようにした内燃機関。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が所定の値よりも小さい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減するようにした内燃機関。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が第一の値よりも小さい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減し、さらに、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が前記第一の値よりも大きい第二の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減するようにした内燃機関。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が第一の値よりも小さい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減し、さらに、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が前記第一の値よりも大きい第二の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増大するようにした内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置よりも上流側に二次空気を供給する二次空気供給装置を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、排気通路に酸化機能を有する触媒を配置し、排気ガス中の一酸化炭素（以下、「ＣＯ」と称する）、ハイドロカーボン（以下、「ＨＣ」と称する）、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と称する）成分を低減して浄化を図るようにした排気浄化装置を設けることが知られている。このような排気浄化装置の触媒は所定の活性温度以上の温度になると浄化性能を発揮するようになっている。
【０００３】
一方、排気通路に接続された開閉弁を有する二次空気供給通路にエアポンプから空気を圧送することにより排気管内に二次空気を供給する二次空気供給装置が知られている。この二次空気供給装置によって、排気管内に二次空気を供給して酸素濃度を高くし、それにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化させて排気ガスの浄化を行っている。
【０００４】
ところで、一般に市販される燃料においては、燃料の燃料性状に応じて重質燃料および軽質燃料などが存在している。重質燃料は不純物の含有量が比較的多いために燃焼し難く、燃焼時には未燃成分が比較的多くなる燃料であり、また軽質燃料は不純物の含有量が比較的少なくて揮発しやすいために燃焼容易であり、燃焼時の未燃成分が比較的少ない燃料である。
【０００５】
二次空気供給装置を備えた内燃機関の燃料として重質燃料を使用する場合には、未燃成分が増大する傾向にあるので、二次空気量が不足し、酸素濃度低下のために触媒の浄化性能を十分に発揮できない事態が生じている。
【０００６】
このため、特許文献１においては、重質燃料を使用する際における二次空気量を軽質燃料の場合よりも増大させるようにした二次空気供給装置が開示されている。同様に、特許文献２においては、使用される燃料が重質燃料である場合においてのみ、二次空気を供給する二次空気供給装置が開示されている。このような制御により、これら特許文献においては内燃機関に使用される燃料が重質燃料である場合に、排気通路に設けられた触媒の触媒性能が最適に発揮される。
【特許文献１】特開平７−８３０４０号公報
【特許文献２】特開平６−８８５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料は触媒上流において完全に燃焼した後で触媒に到達するわけではなく、燃料および燃料の未燃成分（以下、これらをまとめて適宜「燃料」と称する）の一部が触媒、特に触媒の上流端に付着して次第に堆積する。特に重質燃料を使用する場合には、未燃成分が大量に発生するので、これら燃料の未燃成分は触媒に大量に付着するようになる。そして、触媒が或る温度に到達すると、触媒に付着した燃料が一気に燃焼して、触媒の温度が極めて高くなり、それにより、触媒、特に触媒の上流端が溶損する事態が生じうる。
【０００８】
特許文献１および特許文献２に開示されるように重質燃料使用時には二次空気量を増大させることも考えられるが、このような場合でも燃料が内燃機関と触媒との間において完全に燃焼しきるとは限らず、また二次空気の供給時間を長くするのにも限度がある。また、二次空気の供給量を調整する場合には、二次空気供給通路に設けられた開閉弁を閉鎖するなどしているものの、調整後の二次空気が触媒まで到達するためには或る程度の時間が必要であり、応答性が比較的悪い。このため、内燃機関の燃料として重質燃料を使用する場合には、二次空気量を調節することに加えて、燃料噴射装置から噴射される燃料の量を調節するのが好ましい。
【０００９】
また、特許文献１および特許文献２においては重質燃料を使用した場合における二次空気量の調整について記載されているが、市場では軽質燃料も販売されているので、使用される燃料が軽質燃料である場合にも、同様な調整を行うことが望まれる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃料が重質燃料である場合および／または軽質燃料である場合に触媒の最適な浄化性能を得ることができる二次空気供給装置を備えた内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状の指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が所定の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減するようにした内燃機関が提供される。
【００１２】
すなわち１番目の発明においては、燃料性状指標が所定の値よりも大きい場合、つまり燃料が重質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を低減し、それにより、排気ガス中の未燃成分を少なくするようにしている。このため、触媒に付着しうる燃料の量を低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。
【００１３】
２番目の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状の指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が所定の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増大するようにした内燃機関が提供される。
【００１４】
すなわち２番目の発明においては、燃料性状指標が所定の値よりも大きい場合、つまり燃料が重質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を増大する。これにより、重質燃料と共に混在する揮発性の高い軽質燃料の量が増すので、排気ガス中の燃料および燃料の未燃成分が、触媒よりも上流の排気通路内において二次空気と共に燃焼して、触媒まで到達しないようになる。このため、触媒に付着しうる燃料の量が結果的に低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。
【００１５】
３番目の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が所定の値よりも小さい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減するようにした内燃機関が提供される。
【００１６】
すなわち３番目の発明においては、燃料性状指標が所定の値よりも小さい場合、つまり燃料が軽質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を低減する。軽質燃料は通常の燃料と比較すると揮発性が高いので、軽質燃料の場合には触媒よりも上流の排気通路の内壁などに付着する燃料の量が少なくなり、排気通路に本来付着することが想定されていた分の燃料によって排気ガスがリッチ側にシフトする。このため、軽質燃料の場合には噴射される燃料の量を低減することにより、排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持し、それにより、触媒に付着しうる燃料の量を低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。
【００１７】
４番目の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が第一の値よりも小さい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減し、さらに、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が前記第一の値よりも大きい第二の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減するようにした内燃機関が提供される。
【００１８】
すなわち４番目の発明においては、燃料性状指標が第一の値よりも小さい場合、つまり燃料が軽質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を低減する。軽質燃料は通常の燃料と比較すると揮発性が高いので、軽質燃料の場合には触媒よりも上流の排気通路の内壁などに付着する燃料の量が少なくなり、排気通路に本来付着することが想定されていた分の燃料が排出ガスとして排出される。このため、軽質燃料の場合には噴射される燃料の量を低減することにより、排気ガス中の未燃成分を少なくし、それにより、触媒に付着しうる燃料の量を低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。また、燃料性状指標が第二の値よりも大きい場合、つまり燃料が重質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を低減し、それにより、排気ガス中の未燃成分を少なくするようにしている。このため、重質燃料の場合においても、触媒に付着しうる燃料の量を低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。
【００１９】
５番目の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置を備えた内燃機関において、前記内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料の燃料性状を示す燃料性状指標を検出する燃料性状指標検出手段を具備し、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が第一の値よりも小さい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を低減し、さらに、該燃料性状指標検出手段により検出される燃料性状指標が前記第一の値よりも大きい第二の値よりも大きい場合には、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増大するようにした内燃機関が提供される。
【００２０】
すなわち５番目の発明においては、燃料性状指標が第一の値よりも小さい場合、つまり燃料が軽質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を低減する。軽質燃料は通常の燃料と比較すると揮発性が高いので、軽質燃料の場合には触媒よりも上流の排気通路の内壁などに付着する燃料の量が少なくなり、排気通路に本来付着することが想定されていた分の燃料が排出ガスとして排出される。このため、軽質燃料の場合には噴射される燃料の量を低減することにより、排気ガス中の未燃成分を少なくし、それにより、触媒に付着しうる燃料の量を低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。また、燃料性状指標が第二の値よりも大きい場合、つまり燃料が重質燃料である場合には、内燃機関の燃料噴射装置から噴射される燃料量を増大する。これにより、重質燃料と共に混在する揮発性の高い軽質燃料の量が増すので、排気ガス中の燃料および燃料の未燃成分が、触媒よりも上流の排気通路内において二次空気と共に燃焼して、触媒まで到達しないようになる。このため、重質燃料の場合においても、触媒に付着しうる燃料の量が低減すると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
各発明によれば、燃料が重質燃料である場合および／または軽質燃料である場合に、触媒に付着しうる燃料の量を低減させられると共に触媒上の燃料の燃焼に基づく触媒の溶損を防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることができるという共通の効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の第一の実施形態に基づく二次空気供給装置を示す概略図である。本発明の二次空気供給装置３０は内燃機関１、例えば多気筒（図１においては四気筒）エンジンに取付られている。図１に示されるように内燃機関１の各気筒６５は排気マニホルド４を介して排気管７に連結されている。また、排気管７には酸化機能を有する触媒を担持した触媒コンバータ５が設けられている。触媒コンバータ５は排気浄化装置としての役目を果たす。さらに、排気管７においては温度センサ６が触媒コンバータ５の上流に設けられると共に、温度センサ１６が触媒コンバータ５の下流に設けられている。従って、触媒コンバータ５の上流および下流の温度を測定することによって、触媒コンバータ５内の触媒の温度を計測することが可能となる。なお、触媒コンバータ５内に温度センサを設置することにより、触媒の温度を直接的に計測するようにすることもできる。一方、内燃機関の各気筒に吸気ガスを供給する吸気管３にはステップモータ３ｄにより駆動されるスロットル弁３ａが設けられている。この吸気管３はエアクリーナ２に接続されている。エアクリーナ２とスロットル弁３ａとの間には空気量（一次空気量）を測定するためのエアフロメータ３ｂが設けられている。さらに、吸気温度を測定するための温度センサ３ｃが吸気管３に設けられている。
【００２３】
一方、燃料噴射弁６６は燃料供給管６１を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール６２に連結される。このコモンレール６２内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ６３から燃料タンク６９内の燃料が供給され、コモンレール６２内に供給された燃料は各燃料供給管６１を介して燃料噴射弁６６に供給される。コモンレール６２にはコモンレール６２内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ６４が取付けられ、燃料圧センサ６４の出力信号に基づいてコモンレール６２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ６３の吐出量が制御される。
【００２４】
二次空気供給装置３０はエアクリーナ２０を介して空気を取り入れる空気取入管２１を有している。空気取入管２１は電動エアポンプ９に接続されており、二次空気供給管２２が電動エアポンプ９から延びている。図１においては二次空気供給管２２は四つの分岐管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに分岐しており、これら分岐管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは排気マニホルド４の各通路にそれぞれ接続している。図１に示されるように二次空気供給管２２には制御弁Ｖ１が設けられている。図１に示される制御弁Ｖ１はエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）であり、制御弁Ｖ１に接続されたバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）Ｖ１０が通路４１により内燃機関の吸気マニホルド３ｄに接続されている。制御弁Ｖ１はバキュームスイッチングバルブＶ１０により負圧が供給されることにより開放し、負圧が供給されない場合には閉鎖状態に維持される。つまり、バキュームスイッチングバルブＶ１０を開放することにより制御弁Ｖ１は開放し、バキュームスイッチングバルブＶ１０を閉鎖することにより制御弁Ｖ１は閉鎖する。この動作は後述するＥＣＵ４０によって制御され、それにより、二次空気供給管２２内を流れる二次空気量を調節することができる。なお、バキュームスイッチングバルブＶ１０および通路４１を排除すると共に制御弁Ｖ１として電磁弁を採用することにより、制御弁Ｖ１が後述するＥＣＵ４０により制御されるようにしてもよい。さらに、図示されるように、圧力センサ３３が二次空気供給管２２において電動エアポンプ９と制御弁Ｖ１との間に設けられている。なお、空気取入管２１が吸気管３に接続されていて、二次空気を吸気管３から取り入れるようにしてもよい。
【００２５】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。図１に示されるように触媒コンバータ５の上流に設けられた温度センサ６および触媒コンバータ５の下流に設けられた温度センサ１６の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、エアフロメータ３ｂの出力信号も、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、二次空気供給管２２に設けられた圧力センサ３３の出力信号も、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、吸気通路に設けられた温度センサ３ｃからの出力信号も、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２（いわゆる回転数センサ）が接続される。さらに、入力ポート４５には燃料圧を示す燃料圧センサ６４からの出力パルスが入力される。また、回転数センサ５２から得られる回転数の所定の単位時間毎の変化量（回転変動）が所定の値を越えたときにこれをカウントする回転変動カウンタ５５の出力信号も対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して内燃機関１の燃料噴射弁６６、スロットル弁３ａを制御するためのステップモータ３ｄ、二次空気供給管２２の制御弁Ｖ１および電動エアポンプ９に接続されている。
【００２６】
触媒コンバータ５内に配置されていて酸化機能を有する触媒としては、酸化触媒、三元触媒、または吸蔵されたＮＯｘを放出し還元浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を用いることができる。なお、ＮＯｘ触媒は燃焼室における平均空燃比がリッチになるとＮＯｘを放出する機能を有する。ＮＯｘ触媒は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。
【００２７】
この二次空気供給装置３０は、主に冷間始動時等の燃料濃度が高く、空燃比が小さく、かつ排気浄化装置としての触媒コンバータ５が十分に昇温しておらず、その機能が十分に発揮されにくい状況において使用される。そして、二次空気を触媒コンバータ５に供給することにより触媒コンバータ５における酸素濃度が高くなるので、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化することができるようになる。
【００２８】
図２は、本発明に基づく二次空気供給装置の動作ルーチンを示すフローチャートである。この動作ルーチンは電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２、またはＲＡＭ４３内にプログラムとして予め組み込まれていて、電子制御ユニット４０により実行されるものとする。以下、図２を参照しつつ、本発明の第一の実施形態に基づく二次空気供給装置３０の動作について説明する。
【００２９】
図２に示されるフローチャートのステップ１０１においては、内燃機関の図示しないイグニッションスイッチがＯＮ状態であるか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＮ状態である場合にはステップ１０２に進み、イグニッションスイッチがＯＮ状態でない場合には処理を終了する。次いでステップ１０２に進み、燃料の燃料性状を示す回転変動のカウント値Ｃを回転変動カウンタ５５から取得する。
【００３０】
図３は回転変動カウンタ５５によるカウントの仕方を説明するためのフローチャートであり、内燃機関１の機関始動時から実行されるものとする。はじめに、図３のステップ２０１においては、機関始動時からの経過時刻ｔにおける回転数Ｎ（ｔ）を回転数センサ５２によって取得する。次いで、ステップ２０２に進み、時刻ｔにおける予め定められた目標回転数Ｎ０（ｔ）を取得する。次いで、ステップ２０３に進み、時刻ｔにおける回転数Ｎ（ｔ）と時刻ｔにおける目標回転数Ｎ０（ｔ）との間の差分の絶対値｜Ｎ（ｔ）−Ｎ０（ｔ）｜が所定の値ΔＮ０よりも大きいか否かが判定される。
【００３１】
絶対値｜Ｎ（ｔ）−Ｎ０（ｔ）｜が所定の値ΔＮ０よりも大きい場合にはステップ２０４に進む。ステップ２０４においては、回転変動カウンタ５５のカウント値Ｃ（初期には０である）に「１」を加算する。一方、絶対値｜Ｎ（ｔ）−Ｎ０（ｔ）｜が所定の値ΔＮ０よりも大きくない場合には回転変動カウンタ５５のカウント値Ｃを変化させない。このような処理を内燃機関１の始動時から所定の経過時間ｔｘまで繰り返し行うことによって得られるカウント値Ｃを図２におけるステップ１０２において取得する。
【００３２】
次いで、ステップ１０３に進むと、ステップ１０２において得られたカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ３以下であるか否かが判定される。カウント値Ｃと時間との関係を示す図４（ａ）から図４（ｄ）を参照してカウント値Ｃについて説明する。図４（ａ）から図４（ｄ）における横軸は機関始動時からの経過時間を示しており、縦軸はカウント値Ｃを示している。縦軸に示されるカウント値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ所定のカウント値Ｃを示しており、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で大きくなっている。これら所定のカウント値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は実験などにより求められた数字（零または正の整数）であり、電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２またはＲＡＭ４３に予め記憶されている。なお、図４（ａ）はカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ３を越える状態を示しており、図４（ｂ）はカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ２を越える状態を示しており、図４（ｃ）はカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１を越える状態を示しており、さらに図４（ｄ）はカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１を越えない状態を示している。また、図４（ａ）から図４（ｄ）に示されるカウント値Ｃと時間との関係は例として挙げたものであり、図４（ａ）から図４（ｄ）おけるカウント値Ｃの挙動は実際のカウント値Ｃの挙動とは異なりうる。
【００３３】
内燃機関１の燃料噴射弁６６から噴射される燃料として重質燃料を使用した場合には、不純物の含有量が比較的多いので燃焼状態が比較的悪く、従って、機関の回転状態が安定せず、目標回転数と実際の回転数との間の差分が大きい傾向がある。このため、重質燃料の場合には、機関始動時から所定時間ｔｘまでの間に機関の回転変動、つまり絶対値｜Ｎ（ｔ）−Ｎ０（ｔ）｜が所定の値ΔＮ０よりも大きい状態になる回数が多くなり、それにより、カウント値Ｃも大きくなる。
【００３４】
一方、不純物の含有量が比較的少ない軽質燃料の場合には燃焼状態は比較的良好であり、機関の回転状態は安定し、目標回転数と実際の回転数との間の差分は小さい。つまり、軽質燃料の場合には回転変動、つまり絶対値｜Ｎ（ｔ）−Ｎ０（ｔ）｜が所定の値ΔＮ０よりも大きい状態になる回数は少なくなり、それにより、カウント値Ｃも小さくなる傾向がある。
【００３５】
再び図２を参照すると、図２のステップ１０３において、機関始動後の所定の時間ｔｘ内におけるカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ３以下でない場合、つまりカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ３を越える場合には、燃料の燃焼が極めて不安定であるために所定のカウント値Ｃ３を越える回数の回転変動が生じたと考えられるので、噴射された燃料が極めて重質、つまり極重質燃料であると判断される。このように燃料が極重質燃料である場合には、二次空気供給装置３０によって供給可能な最大流量の二次空気を供給したとしても、燃料は完全には燃焼しきらず、所定量以上の燃料の未燃成分が排気ガス中に残存して触媒コンバータ５の触媒に付着するものと判断できる。従って、燃料が極重質燃料の場合には二次空気供給制御（以下、適宜「ＡＩ」と称する）行うことなしに処理を終了する。
【００３６】
次いで、図２のステップ１０４に進んで、カウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ３よりも小さい所定のカウント値Ｃ２以下であるか否かが判定される。カウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ２を越える状態を示す図４（ｂ）に示されるように、カウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ２以下でない場合、つまりカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ２より大きくて所定のカウント値Ｃ３以下である場合（Ｃ２＜Ｃ≦Ｃ３）には、ステップ１１１に進む。ステップ１１１においては、燃料噴射弁６６から噴射されている燃料が重質燃料であると判断する。一方、ステップ１０４においてカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ２以下である場合には、ステップ１０５に進む。
【００３７】
ステップ１０５においては、カウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ２よりも小さい所定のカウント値Ｃ１以下であるか否かが判定される。カウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１を越える状態を示す図４（ｃ）に示されるように、カウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１以下でない場合、つまりカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１より大きくて所定のカウント値Ｃ２以下である場合（Ｃ１＜Ｃ≦Ｃ２）には、ステップ１０９に進む。ステップ１０９においては、燃料噴射弁６６から噴射されている燃料が中質燃料、つまり燃料性状が中間程度であると判断する。一方、ステップ１０５においてカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１以下である場合には、ステップ１０６に進む。図４（ｄ）に示されるようにカウント値Ｃが所定のカウント値Ｃ１以下である場合には、燃料噴射弁６６から噴射されている燃料が軽質燃料であると判断する。
【００３８】
本発明においては、噴射される燃料の燃料性状、つまり燃料が軽質であるか重質であるかに応じて燃料量が決定されている。一般的に広範に使用されている通常燃料（中質燃料）は、不純物の含有量が軽質燃料の場合よりも多いので、これら不純物が排気マニホルド４などの内壁などに付着する量も軽質燃料の場合より多い。このため、中質燃料の場合には、ストイキ状態を形成するのに必要な量の燃料よりもわずかながら多い量の燃料を噴射し、それにより、触媒上流において排気マニホルド４触媒コンバータ５の上流の排気管７の内壁に付着する量の燃料を補填するようにしている。従来技術の内燃機関においては噴射される燃料の量は、燃料の燃料性状に関わりなく、一定である。
【００３９】
これに対し、軽質燃料は不純物の含有量が比較的少ないために揮発して燃焼しやすく、燃焼後の排気ガス内の不純物が図１に示される排気マニホルド４および触媒コンバータ５の上流の排気管７の内壁などに付着する量が少ない。このため、軽質燃料の場合に通常燃料と同量の燃料を噴射すると、排気マニホルド４の内壁などに付着することを想定された量の燃料が排気ガス中に混入するようになる。従って、排気ガスの空燃比はリッチ側にシフトする。それゆえ、図２のステップ１０７における燃料が軽質燃料の場合の燃料量ＦＬは、通常燃料の場合よりも少ないのが好ましい。
【００４０】
図５は燃料性状の指標と燃料噴射量との関係を示す図である。図５においては、縦軸は燃料噴射弁６６から各気筒６５に噴射される燃料量を示しており、横軸は燃料性状の指標、つまりカウント値Ｃを示している。なお、図５における点線Ｘ０は従来技術における燃料量を示しており、従来技術においては燃料性状に応じて燃料量を変えていないので、点線Ｘ０は横軸に対して概ね平行になっている。そして、図５の軽質燃料の領域（０≦Ｃ≦Ｃ１）における線分Ｘ１により示されるように、軽質燃料の場合の燃料量ＦＬはカウント値Ｃが小さくなるほど、少なくなるようにしている。言い換えれば、燃料量ＦＬを低減することによって、排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持されるようになっている。
【００４１】
図２のステップ１０７における軽質燃料の場合の燃料量ＦＬはこのような手法により決定されるが、実験などにより予め求められた具体的な燃料量ＦＬ値を使用するようにしてもよい。図６（ａ）に示されるように燃料量ＦＬは、零から所定のカウント値Ｃ１までのカウント値Ｃと機関要求負荷Ｌとの関数としてマップの形で求められ、電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２またはＲＡＭ４３に予め記憶されている。図６（ａ）に示されるようなマップから燃料量ＦＬを決定してもよい。ステップ１０７において軽質燃料の場合の燃料量ＦＬを決定した後に、ステップ１０８に進み、二次空気供給装置３０によって所定の二次空気供給制御を実行する。このように軽質燃料である場合には、噴射される燃料量を燃料量ＦＬまで低減して排気ガスの空燃比が理論空燃比となった状態で二次空気供給制御を行っているので、触媒に付着しうる燃料の量は低減される。従って、触媒上の燃料の燃焼によって触媒、特に触媒の上流端が溶損するのを防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることが可能となる。
【００４２】
次に、図２のステップ１０９において判断されたように燃料が通常燃料（中質燃料）の場合には、燃料量を改めて決定することなしに、所定の量の燃料噴射量がそのまま採用される。このため、図５に示される中質燃料の領域（Ｃ１＜Ｃ≦Ｃ２）における線分Ｘ２により示されるように、中質燃料の場合の燃料量Ｆ０は点線Ｘ０により示される燃料量にほぼ等しい。中質燃料の場合には燃料量を改めて決定しないので、そのままステップ１１０に進み、二次空気供給装置３０によって所定の二次空気供給制御を実行する。
【００４３】
ただし、燃料が中質燃料の場合であっても燃料量Ｆ０をカウント値Ｃに応じてわずかながら変化させるようにしてもよい。例えば図６（ｂ）に示されるようなカウント値「Ｃ１＋１」から所定のカウント値Ｃ２までのカウント値Ｃと機関要求負荷Ｌとの関数としてマップを実験などにより作成し、電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２またはＲＡＭ４３に記憶されたこのマップから改めて燃料量Ｆ０を決定するようにしてもよい。
【００４４】
最終的に重質燃料であると判断された場合のステップ１１２における燃料量ＦＨの決定について説明する。重質燃料の場合には不純物の含有量が比較的多いので、重質燃料の燃焼は困難であり、また燃焼時の未燃成分および排気マニホルド４の内壁などへの付着量も比較的多い。しかしながら、重質燃料であると判断された燃料であっても、燃料の全てが重質燃料であるわけではなく、重質燃料であると判断された燃料のうちの或る割合の燃料は軽質燃料である。つまり、重質燃料であると判断された燃料は或る割合の軽質燃料を含んでいる。このため、重質燃料であると判断された燃料を増量することにより軽質燃料が所定の量に到達すると、軽質燃料が燃焼を開始し、それにより、燃料全体が燃焼するようになる。つまり、揮発性が高くて燃焼しやすい軽質燃料が、燃料全体の燃焼を引き起こす役目を果たす。このため、図５に示される重質燃料の領域（Ｃ２＜Ｃ≦Ｃ３）の線分Ｘ３により示されるように、重質燃料の場合の燃料量ＦＨはカウント値Ｃが大きくなるほど多くなるようにしている。この場合には、重質燃料が触媒上流で燃焼するために、燃料は触媒まで到達せず、従って、触媒に付着する燃料が低減する。
【００４５】
このようなこととは反対に、重質燃料であると判断された場合には、重質燃料の量を低減するようにしてもよい。図５における重質燃料の領域（Ｃ２＜Ｃ≦Ｃ３）の線分Ｘ３’は、重質燃料の量を低減することを示している。このような場合の重質燃料の燃料量ＦＨ’はカウント値Ｃが大きくなるほど減少している。このような場合には、排気ガスの空燃比が始動性悪化回避要求までリーン化し、従って、排気ガスの未燃成分も当然に低減する。
【００４６】
このように図２のステップ１１２における重質燃料の場合の燃料量ＦＨまたは燃料量ＦＨ’は中質燃料の場合の燃料量Ｆ０よりも増大させるかまたは低減させることにより決定されるが、実験などにより予め求められた具体的な燃料量ＦＨまたは燃料量ＦＨ’を採用するようにしてもよい。図７（ａ）は、予め求められた燃料量ＦＨを示す図である。図７（ａ）に示されるように増大された燃料量ＦＨは、カウント値「Ｃ２＋１」から所定のカウント値Ｃ３までのカウント値Ｃと機関要求負荷Ｌとの関数としてマップの形で求められ、電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２またはＲＡＭ４３に予め記憶されている。同様に、低減された燃料量ＦＨ’も図７（ｂ）に示されるような図７（ａ）の場合と同様なマップの形で予めＲＯＭ４２などに記憶されている。このようなマップから燃料量ＦＨ、ＦＨ’を決定するようにしてもよい。
【００４７】
図７（ａ）および図７（ｂ）においては、カウント値Ｃと機関要求負荷Ｌとのマップから燃料量ＦＨ、ＦＨ’を決定するようにしているが、他のパラメータ、例えばエンジン水温とカウント値Ｃとのマップから燃料量ＦＨ、ＦＨ’を決定してもよい。また、燃料量ＦＨ、ＦＨ’がカウント値Ｃから一義的に定まるようにすることもできる。
【００４８】
図２のステップ１１２において重質燃料の場合の燃料量ＦＨまたは燃料量ＦＨ’を決定した後に、ステップ１１３に進み、二次空気供給装置３０によって所定の二次空気供給制御を実行する。前述したように燃料量を燃料量ＦＨに増大した場合には排気ガス中の燃料が触媒上流で燃えるようになって触媒には到達せず、また燃料量を燃料量ＦＨ’に低減した場合には排気ガス中の未燃成分が当然に減るようになる。従って、重質燃料の場合においても触媒に付着しうる燃料の量が低減し、触媒上の燃料の燃焼によって触媒、特に触媒の上流端が溶損するのを防止しつつ、触媒の最適な浄化性能を得ることが可能となる。
【００４９】
また、図８は重質燃料の場合において噴射される燃料量と未燃成分の量との関係を示す図である。図８において横軸は噴射される重質燃料の量を示しており、縦軸は排気ガス中に含まれる未燃成分の量を示している。図８の右側に示されるように燃料量を増やした場合（燃料量ＦＨ）には、重質燃料と判断された燃料内の軽質燃料の量も増すので、燃料が燃焼するために未燃成分の量も低下する。また、図８の左側に示されるように燃料量を減らした場合（燃料量ＦＨ’）にも、未燃成分の量は当然に減る。つまり、重質燃料の場合には、燃料量を変化させない場合、つまり燃料量Ｆ０の場合に未燃成分の量が最も多くなっている。
【００５０】
このように、本発明においては、燃料の燃料性状に応じて噴射量を変更している。燃料性状に応じて二次空気の量を変更する前述した従来技術においては、二次空気供給装置３０の電動エアポンプ９および／または制御弁Ｖ１により二次空気量を調整したとしても、調整後の二次空気は二次空気供給管２２、分岐管２３ａ〜２３ｄ、排気マニホルド４および排気管７を通って触媒に到達するので、二次空気量を調整することによって触媒性能を発揮させるには、或る程度の時間が必要であった。これに対し、燃料噴射弁６６により噴射される燃料量を調整する本発明においては、燃料は内燃機関１の燃焼室においてほぼ瞬時に燃焼して排気通路に迅速に流れるので、排気通路に設けられた触媒の触媒性能はこれに即座に応答するようになる。このため、本発明においては、従来技術の場合よりも触媒の浄化性能に関する応答性に優れた内燃機関を提供することができる。
【００５１】
図２に示されるフローチャートのステップ１０８、１１０、１１３における二次空気供給制御は同一の制御であり、二次空気供給装置３０によって供給される二次空気の量のこれらステップ間における差はない。しかしながら、カウント値Ｃに応じて二次空気供給量を変更するようにしてもよい。例えば、燃料が重質燃料である場合には、排気ガス中の未燃成分を低減するために二次空気供給量を中質燃料の場合よりも増大させるようにすることもできる。同様に、燃料が軽質燃料である場合にも、ストイキ状態を形成するために、二次空気供給量を中質燃料の場合よりも増大させてもよい。なお、燃料性状に応じて二次空気供給量を変化させる場合には、カウント値Ｃと例えば機関要求負荷Ｌとの関数としての二次空気供給量のマップから二次空気供給量を決定するのが好ましい。
【００５２】
さらに、本発明においては、噴射される燃料の燃料性状、つまり燃料が重質燃料であるか軽質燃料であるかを、燃料性状の指標、つまり回転変動カウンタ５５のカウント値Ｃに応じて間接的に判断しているため、光学式燃料センサ（図示しない）を使用する従来技術の場合よりも製造費用が少なくて済む。しかしながら、使用される燃料の燃料性状を光学式燃料センサによって直接的に判断してもよい。この場合には、燃料センサのプローブを燃料タンク６９（図１を参照されたい）内に浸漬し、燃料の屈折率に応じて変化するプローブへの入射光量を用いて、燃料の燃料性状を判断する。このようにして得られる燃料性状に応じて燃料量を変更することも、本発明の範囲に含まれるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に基づく二次空気供給装置を示す概略図である。
【図２】本発明に基づく二次空気供給装置の動作ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】回転変動カウンタによるカウントの仕方を説明するためのフローチャートである。
【図４】（ａ）カウント値と時間との関係を示す図であって、カウント値がカウント値３を越える状態を示している。（ｂ）カウント値と時間との関係を示す図４（ａ）と同様の図であって、カウント値が所定のカウント値Ｃ２を越える状態を示している。（ｃ）カウント値と時間との関係を示す図４（ａ）と同様の図であって、カウント値が所定のカウント値Ｃ１を越える状態を示している。（ｄ）カウント値と時間との関係を示す図４（ａ）と同様の図であって、カウント値が所定のカウント値Ｃ１以下である状態を示している。
【図５】燃料性状の指標と燃料噴射量との関係を示す図である。
【図６】（ａ）カウント値および機関要求負荷に対する軽質燃料の場合の燃料噴射量のマップを示す図である。（ｂ）カウント値および機関要求負荷に対する中質燃料の場合の燃料噴射量のマップを示す図である。
【図７】（ａ）カウント値および機関要求負荷に対する重質燃料の場合の燃料噴射量の第一のマップを示す図である。（ｂ）カウント値および機関要求負荷に対する重質燃料の燃料噴射量の場合の第二のマップを示す図である。
【図８】重質燃料の場合において噴射される燃料量と未燃成分の量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…内燃機関
４…排気マニホルド
５…触媒コンバータ
７…排気管
３０…二次空気供給装置
６６…燃料噴射弁（燃料噴射装置）
５５…回転変動カウンタ（燃料性状指標検出手段）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…所定のカウント値
ＦＬ…軽質燃料の場合の燃料量
ＦＨ、ＦＨ’…重質燃料の場合の燃料量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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